東北新幹線（とうほくしんかんせん）は、東京駅から新青森駅を結ぶ東日本旅客鉄道（JR東日本）の高速鉄道路線（新幹線）およびその列車である。全国新幹線鉄道整備法に基づく新幹線鉄道として初めて『全国新幹線鉄道整備法第四条第一項の規定による建設を開始すべき新幹線鉄道の路線を定める基本計画』（1971年運輸省告示）に盛り込まれた3線のうちの一つで（残り2線は上越新幹線と成田新幹線）、東京駅 - 盛岡駅間はこの告示をもって着工、1982年に大宮駅 - 盛岡駅間が開業し、1985年には上野駅 - 大宮駅間、1991年に東京駅 - 上野駅間が開業した。一方、盛岡駅 - 新青森駅間は1972年に告示された改正基本計画に盛り込まれた5線（整備新幹線と呼ばれるもの）のうちの一つで、北海道新幹線（青森市 - 旭川市間）の建設基本計画と合わせて追加されたものである。2002年に盛岡駅 - 八戸駅間が、2010年に八戸駅 - 新青森駅間が開業した。この区間の並行在来線にあたる東北本線は、岩手県側がいわて銀河鉄道線に、青森県側が青い森鉄道線の両第三セクターに移管された。最初の区間の着工から全線開業まで、他の新幹線は長くても10 - 20年前後のところ、東北新幹線は39年間もの歳月を要した。日本最長の鉄道路線（営業キロ713.7km、実キロ674.9km）であり、線内の白石蔵王駅 - 仙台駅間にある 25.7km の直線区間は、日本最長の線路の直線区間である。ラインカラーは緑（）。JR東日本の新幹線では、全体の運行管理業務を本社内の新幹線運行本部が統括する一方、保線管理や駅営業業務等の現業機関については地方支社が新幹線と並行在来線の双方を一体管理する組織体系を取っている。東北新幹線における支社毎の管轄割り当ては以下の通り。途中駅のうち大宮駅・仙台駅・盛岡駅には全列車が停車する。東京駅 - 盛岡駅間における各駅のプラットホームはフル規格16両編成対応（約400m）だが、いわて沼宮内駅 - 八戸駅間はフル規格12両編成（約300m）、七戸十和田駅以北はフル規格10両編成（約250m）までしか対応していないため、盛岡駅が16両編成列車が入線可能な駅の北限である。このため秋田新幹線の盛岡駅 - 秋田駅間が悪天候等で区間運休となった場合、盛岡駅で足止めされた（本来秋田駅へ向かう予定の）「こまち」車両は盛岡新幹線車両センターへ臨時回送される。また同様の理由で、ミニ新幹線規格車両の停止位置に、旅客転落防止目的で設置されるローピング設備は、いわて沼宮内駅以北では省略されている。福島駅の山形新幹線発着ホームは（東京方面から新青森方面に向かって一番左側にある）14番線1本のみとなっているため「つばさ」の上下同時発着はできず、かつ分割・併合相手となる「やまびこ」は上り（東京行き）の場合、当駅前後で下り本線と2度平面交差することとなり、ダイヤ作成上のネックとなっている。盛岡駅の秋田新幹線ホームは外側の11番線（上り）および14番線（下り）を用いる（外側線と内側線とでは信号保安装置が異なるため「こまち」と「はやぶさ」の分割・併合は外側線のみで可能）。このため上り「こまち」は当駅構内北側で東北新幹線下り本線と平面交差する。盛岡駅以北は沿線人口および利用客が少ないため、建設費削減の観点からホームを17両対応にする必要は無しと判断された。現在当該区間を運行する「はやぶさ」・「はやて」は10両編成のみであるが、2002年開業の盛岡 - 八戸間については臨時列車の入線も考慮して12両編成対応とされた。2010年開業の七戸十和田・新青森両駅についてはさらに短い10両編成対応に簡素化されたほか、新青森駅北側にある盛岡新幹線車両センター青森派出への回送線は単線で建設されたため、下り回送列車は北海道新幹線上り本線と平面交差することとなる。八戸駅をのぞく盛岡駅以北の途中駅および、同駅以南において開業後に増設された駅（くりこま高原駅・水沢江刺駅・新花巻駅）は待避線の無い「棒線駅」となっており、ホームには可動式安全柵（ホームドア）が設置されている。2016年5月現在の東北新幹線内におけるすべての定期旅客列車が停車する駅の概要を記す。いずれも都道府県庁所在都市に位置している。東京から仙台・盛岡・新青森および北海道新幹線の新函館北斗方面にはおおむね1時間に1本の割合で運転されており、さらに那須塩原・郡山・仙台方面への区間列車が運転されている。停車駅に関してもおおむね固定されているが、時間帯によっては停車駅が増えたり減ったりする列車もある。全列車が東京駅を4の倍数の「分」に発車し、到着列車も1本をのぞいて4の倍数の「分」に到着する。2016年3月26日現在開業当初は東海道・山陽新幹線にならって、「ひかり」に相当する速達タイプを「やまびこ」、「こだま」に相当する各駅停車タイプを「あおば」としていた。しかし、東北・上越両新幹線の列車名を運行区間別とする愛称の再編が行われ、まず1995年12月1日のダイヤ改正からは「あおば」のうち東京駅 - 那須塩原駅間の近距離列車を「なすの」として分離。また1997年3月22日の秋田新幹線開業時のダイヤ改正からは仙台駅 - 盛岡駅間の「あおば」は秋田新幹線「こまち」と併結されることになり、東北新幹線内は従来通り各駅停車で運転されるものの「やまびこ」に統合。そして秋田新幹線開業半年後の10月1日のダイヤ改正からは東京駅 - 仙台駅間の「あおば」が「やまびこ」に統合され、「あおば」の愛称は消滅した。さらに2002年12月1日の盛岡駅 - 八戸駅間延長開業時のダイヤ改正からは東京駅・仙台駅・盛岡駅 - 盛岡駅・八戸駅間の列車として「はやて」が、八戸駅 - 新青森駅間延長開業後の2011年3月5日からは東京駅 - 新青森駅間の列車として「はやぶさ」が新設され、現在はおおむね行き先別に列車愛称が付されている。ただし、途中停車駅は各愛称・行先別にある程度整理はされているが、完全に統一はされていない。「はやぶさ」は、主に東京駅 - 新青森駅・新函館北斗駅間で運行される東北新幹線最速達列車。使用車両はE5系・H5系。全車指定席。2011年3月5日に運行開始。大宮駅 - 宇都宮駅間の最高速度は従前の240km/hから275km/hに、宇都宮駅 - 盛岡駅間ではE2系「はやて」・「やまびこ」の275km/hから300km/hへ引き上げられ、東京駅 - 新青森駅間を最短3時間10分で結んだ。その後、2013年3月16日のダイヤ改正からは宇都宮駅 - 盛岡駅間の最高速度をさらに320km/hまで引き上げ、東京駅 - 新青森駅間の所要時間は最短2時間59分となり、初めて3時間を切った。これによって山陽新幹線のN700系「のぞみ」「みずほ」「さくら」の最高速度300km/hを抜き、国内最速の営業列車となった。一方、盛岡駅 - 新青森駅間は整備新幹線区間であるため、「はやて」と同一の260km/hに留まる。なお、2012年10月にJR東日本が発表した「グループ経営構想V〜限りなき前進〜」においては、「東北新幹線において320km/h運転区間のさらなる拡大を目指す」旨が盛り込まれている。なお、最高速度320km/hでの運転を行うのは「はやぶさ」単独運転列車のみであったが、秋田新幹線直通の「こまち」（E6系。東京駅 - 秋田駅間）を併結した17両編成で運転される列車についても、2014年3月15日のダイヤ改正以降は最高速度320km/hでの運転に統一された。特急料金は「はやて」・「やまびこ」よりも最大で510円（東京駅・上野駅・大宮駅 - 盛岡駅 - 新青森駅間各駅の場合）上乗せされる設定であり、理由としてJR東日本では増額分を「高速性や快適な居住性の付加価値分」と説明している。北海道新幹線開業前は、仙台駅 - 新青森駅間運行の1往復のみ普通車自由席が設定されていたが、2016年3月26日の北海道新幹線開業後は、これを延長した仙台駅 - 新函館北斗駅間運行の1往復も含め全列車が全車指定席となった。「はやて」は、主に東京駅 - 盛岡駅間および盛岡駅・新青森駅 - 新函館北斗駅間で運行される速達列車。全車指定席。使用車両はE2系・E5系。2002年12月1日の盛岡駅 - 八戸駅間延伸開業と同時に運行開始。大宮駅・仙台駅・盛岡駅・八戸駅には全列車が停車する。仙台駅 - 盛岡駅 - 新青森駅間では時間帯などに応じて列車ごとに停車駅が追加設定される。2009年3月13日までは、大宮駅も通過する仙台駅 - 東京駅間ノンストップ運転の列車が上り1本のみ運転されていた。2014年3月14日までは東京駅 - 仙台駅・盛岡駅間で秋田新幹線「こまち」（E3系およびE6系。東京駅 - 秋田駅間）を併結した16 - 17両編成で運転されていた（一部の盛岡駅発着列車は「はやて」単独の10両編成で運転）。北海道新幹線開業前は、盛岡駅 - 新青森駅間の各駅に停車する区間列車も存在し、こちらには普通車自由席が設定されていた。「はやぶさ」運転開始後、盛岡行「やまびこ」の本数が減少したことを受け、仙台駅 - 盛岡駅間では、この区間の途中駅に停車する列車でかつこの区間内を利用する場合に限り、自由席特急券で普通車を利用できるようになった（これは「はやぶさ」にも共通の措置）。2016年3月26日の北海道新幹線開業後は、盛岡駅・新青森駅 - 新函館北斗駅間の列車には、自由席は設定されなくなり、全列車が全車指定席となった。「やまびこ」は、東京駅 - 仙台駅・盛岡駅間で運行され、主に上野駅・大宮駅・宇都宮駅・郡山駅・福島駅と仙台駅 - 盛岡駅の各駅に停車する準速達列車。使用車両はE2系・E5系・H5系。また、一部列車には増結車としてE3系・E6系が併結される。東京駅 - 仙台駅間の「やまびこ」は、東京駅 - 福島駅間で山形新幹線「つばさ」（東京駅 - 山形駅・新庄駅間）を併結し、日中を中心に白石蔵王駅にも停車する列車と、各駅停車（朝夕）または各駅停車で白石蔵王駅のみ通過する列車（主に日中）などがある。早朝および深夜には、那須塩原駅・郡山駅 - 仙台駅間および仙台駅 - 盛岡駅間の各駅停車区間列車も運行されている。「なすの」は、東京駅 - 那須塩原駅・郡山駅間で運行される各駅停車列車。朝の上り252号のみ小山駅→東京駅間で運行される。使用車両はE2系・E5系。また、一部列車には増結車としてE3系・E6系が併結される。主に朝夕の栃木県 - 東京都心間の旅客需要に対応する列車で、日中は「やまびこ」とともに東京駅 - 宇都宮駅間利用客の着席機会を増すことを副次的な目的とする。運転開始当初は那須塩原以南のみでの運行であったが、秋田新幹線開業に伴う速達タイプの増加による新白河駅・郡山駅停車列車の減少を補う形で、運行区間が郡山駅まで延長された。これにより「やまびこ」との乗り継ぎが若干改善された。朝夕は土曜日・休日運休となる列車がある。「つばさ」は、山形新幹線直通（東京駅 - 福島駅間は「やまびこ」に併結。定期列車の121・160号と、臨時列車の一部は全区間単独運転）。使用車両はE3系（1000・2000番台）、東北新幹線内の最高速度は275km/h。「こまち」は、秋田新幹線直通（東京駅 - 盛岡駅間は「はやぶさ」に併結）。使用車両はE6系、東北新幹線内の最高速度は320km/h。E6系を使う列車は営業運転開始当初「スーパーこまち」を名乗っていた。これは、秋田新幹線車両のE3系からE6系への置き換えが完了するまでの約1年間、両者の区別をするための過渡的なものであり、最高速度は300km/hとなっていた。2014年3月15日のダイヤ改正でE6系への置き換えが完了した後は、再び「こまち」へ統一され、最高速度も320km/hに引き上げられた。「あおば」は、1982年6月の大宮暫定開業時に、速達タイプの盛岡発着「やまびこ」に対して各駅停車タイプの仙台駅発着列車として登場した。大宮駅 - 盛岡駅間暫定開業時は1日6往復だったが、上越新幹線が開業した同年11月には1日12往復に増発され、大宮駅 - 那須塩原駅間や那須塩原駅 - 仙台駅・盛岡駅間、仙台駅 - 盛岡駅間などの区間列車も登場した。その後増発され、1985年の上野駅 - 大宮駅間延伸開業時に上野駅発着、1991年の東京駅 - 上野駅間延伸開業時に東京駅発着となり、1992年の山形新幹線開業時点では定期列車下り1本と臨時列車が上野駅発着となっている。1994年に2階建車両E1系の導入により、「Maxあおば」が登場した。しかし、1995年に東京駅 - 那須塩原駅間に「なすの」・「Maxなすの」が設定され、「あおば」「Maxあおば」は減便。1997年10月、一部の「やまびこ」の停車駅を増やすことで各駅停車タイプの「あおば」が消滅し、すべて「なすの」に置き換えられた。2階建車両E4系を使用する「Maxやまびこ」・「Maxなすの」は2012年9月29日ダイヤ改正で廃止され、E2系などを使用する「やまびこ」・「なすの」のみとなった。E6系は東北新幹線内ではE5系と併結し、導入当初は宇都宮駅 - 盛岡駅間で最高速度300km/hでの運転を行う。2014年春には宇都宮駅 - 盛岡駅間での最高速度が単独併結問わず320km/hとなった。なお、2011年春以降に200系を廃車、E2系・E4系を上越新幹線へ順次転出させ、「やまびこ」・「なすの」も含めて山形新幹線「つばさ」用のE3系をのぞく東北新幹線の全列車がE5系ないしはE6系に統一される予定である。編成記号の「S」は、系列に関係なく非営業用車両全般に用いられている。400系などの量産先行車も営業運転開始まで「S」を付けていた。運賃は営業キロに基づいて算出する。東京 - 盛岡間の営業キロは並行在来線である東北本線のものと同一になっている（同区間の営業キロは535.3キロ、実キロは496.5キロ）。盛岡以北の営業キロは、並行在来線が第三セクター鉄道へ移管されたため、対応するJR路線がないことから実キロ（新幹線での実際の距離）がそのまま用いられている。特急料金は、「三角表」により各駅間個別に定められている。一方、この各駅間の特急料金は当該区間の営業キロに基づいて算出されたものである。営業キロに対応する特急料金、およびその他の特定の区間の特急料金は以下のとおり。なお、大宮駅 - 盛岡駅間については1982年の大宮暫定開業時、「営業キロが500キロをわずかに越える（505キロ）ために特急料金負担増になる」ことが終着駅である盛岡で問題となり、当時国鉄がこの区間について特例措置を取った経緯から401-500キロ区分の特急料金となっている。全列車に普通車とグリーン車を連結するほか、E5系・H5系を使用する列車（「はやぶさ」全列車と、「はやて」・「やまびこ」・「なすの」の一部列車）には、より上位のグレードである「グランクラス」車両も連結する。なお、JR東日本は2007年3月のダイヤ改正以降、東北・上越・山形・秋田の各新幹線および在来線特急列車のすべてを禁煙車とし、喫煙ルームなども設けていないため、車内での喫煙はできない。JR東日本の所管する新幹線の中では最も輸送人員が多い路線である。国土交通省の鉄道輸送統計年報によれば2010年度の輸送人員は7,503万人（東京駅 - 新青森駅間）だった。なお、他路線の輸送人員は、上越新幹線（大宮駅 - 新潟駅間）が3,438万人、長野新幹線（高崎駅 - 長野駅間）が929万人、東海道新幹線が14,083万人、山陽新幹線が6,050万人、九州新幹線が446万人だった。同年報によると、東北新幹線は全旅客に占める定期旅客は他の新幹線に比べて多く、2位の東海道新幹線（1,427万人）よりやや多い1,599万人であるのに対し、定期旅客の輸送人キロは東海道新幹線の8割程度であり、全利用者に占める定期旅客の割合も高く、短距離の定期利用者が多い傾向にある。交通需要について国土交通省（当時は運輸省）が2000年に調査した都道府県間旅客流動データによると、東京都から鉄道で他道府県に移動した年間旅客のうち、東北新幹線沿線各県（埼玉県をのぞく）への年間旅客数は819.6万人にのぼった。うち、年間旅客数が最も多かったのは栃木県の307.5万人であり、次いで宮城県の219.6万人、福島県の194.6万人、岩手県の97.9万人であった。さらに首都圏（東京都 + 神奈川県 + 埼玉県 + 千葉県）から沿線各県への年間旅客数は、栃木県が481.8万人で最も多く、次いで宮城県356.6万人、福島県343.8万人、岩手県150.3万人である。また、沿線各都県間を流動する出発鉄道旅客数は、東京都出発客が819.6万人と最も多く、次いで栃木県の622.1万人、宮城県の608.8万人、福島県の468.3万人、岩手県の266.9万人であり、同じく目的地旅客数は、東京都を目的地とする客が824.6万人、宮城県が566.9万人、栃木県が544.5万人、福島県が484.3万人、岩手県が267.8万人であった。沿線各都県間の鉄道旅客流動状況（2000年）は以下のとおり。また、実際の利用状況は以下のとおりである。他の交通機関との競合に関しては、首都圏 - 東北各地（山形・秋田も含む）に関しては、太平洋ベルト地帯を走る東海道・山陽新幹線とは対照的に航空機に対し優勢にあり、JR東日本によれば首都圏 - 青森県における鉄道と航空機の利用シェアはおおむね7：3程度である。東北地方内の地域間輸送に関しては1990年代後半以降の高速バスの台頭（特に仙台駅発着）で年々苦戦を強いられている。さらに2009年3月から2011年6月まで行われた「1,000円高速」（高速道路料金のETC休日特別割引）、2011年6月から始まった東日本大震災の復興支援による高速道路料金の免除制度などにより、最繁忙期を中心に新幹線の利用客が軒並み減少した。これらへは、2009年以降の年末年始に最大半額になる往復割引きっぷを発売するなどの施策で対抗している。1971年当時の建設計画には上野駅の設置予定はなく、東京駅をターミナル駅とする予定であった。東京都内のターミナル駅については東京駅、上野駅のほか新宿駅、池袋駅なども検討されたが、用地の問題や東海道新幹線との連絡の便から東京駅が選ばれた。途中経路は上野公園の地下を通って秋葉原駅付近で地上に出るとされ、上野駅は通らないことになっていた。なお上越新幹線のターミナルは将来的に新宿駅の貨物駅跡地に移す予定であった。これに対して、当時の美濃部亮吉東京都知事は1972年2月に、自然が破壊され不忍池の水が枯れるおそれもあるとして、都有地である上野公園地下の建設を許可しないと表明し、「狭い日本に新幹線のようなスピード第一主義の乗り物が必要とは思わない」と一種の文明論争を巻き起こした。こうした都知事の対応に加えて、上野駅周辺からの上野駅設置の希望は強く、「新幹線上野始発実現同盟」を結成して運動し、上野駅を始発駅にすること、それが駄目ならせめて駅を設置することを求めていた。しかし東北・上越新幹線沿線からは東京駅直通を望まれており、東京に2つのターミナルを造る理由に乏しかったことや、急カーブと急勾配のため技術的に難しいこと、上野駅を建設するだけで約800億円の費用が追加で必要になることから、国鉄側の対応は厳しいものであった。ところが神田駅周辺などで用地買収協議が難航し、東京駅までの建設の目途が立たなかったこと、東京駅において本来東北・上越新幹線用に2面4線のホームを用意する予定であったところ、東海道新幹線の輸送障害対応および輸送力増強のために1面2線を東海道新幹線用のホーム増設に振り向けることになり、残りの1面2線だけでは処理能力が厳しいとされたことから、1977年11月に計画を変更してやむなく上野駅地下に新幹線のサブターミナルを作ることにした。東京都が、東京駅をターミナルとした場合東京駅周辺への一極集中が進むことも懸念していたことも理由としてあった。ただし上野駅建設が決まった後も、国鉄は東京駅までの延伸を目指していた。1981年には国鉄の高木文雄総裁が東京都の鈴木俊一に東京駅乗り入れを認めるよう要請した。鈴木知事は、あくまで上野駅を主なターミナルとしつつも、一部の列車が東京駅まで乗り入れることを認めるという形でこれに同意した。鈴木知事によれば、東京駅乗り入れに関しては東北地方の各県や、上越新幹線沿線の群馬県からの要望が強かったという。しかし、いざ1985年3月に上野駅が開業してみると、せっかく上野駅を造ったのにさらに巨額の工事費を掛けて東京駅まで延伸する必要があるのかという声が国鉄部内からも上がり、この問題をどうするかの結論が出ないまま、1987年4月の国鉄分割民営化を迎えることになった。とはいえ依然として東京駅延伸要請が強かったことや、民営化後のJR東日本の経営が順調な滑り出しであったことなどから、1989年に東京駅延伸が決定されることになった。一方この結論の未定の部分については、ジェイアール東日本企画は、「上野駅が、このまま東北・上越新幹線の始発駅となるはずだった。上野駅までの開通後、東京駅乗り入れを望む声が大きく、かつ利便性を高めるために東京駅への延長が実施された」とし、当初上野始発固定に傾いていたことを伺わせる記述を行っている。当初計画では大宮以南では地下ルートであったものが地上ルートへ変更されたため、主に騒音懸念により沿線の埼玉県戸田市、さいたま市（当時は与野市・浦和市）などの住民の一部から非常に大規模な建設反対運動を受けた（特にトンネルで真下を通過することになった星美学園はそのシンボルとなった）。工事用地内への居座り・デモ行進・地元説明会打切りなどの妨害行為がなされ、開業時期の遅れや事業費の肥大化の大きな原因となった。詳細は「東北・上越新幹線反対運動」、および「埼京線と地元住民の関係」を参照。最終的には、新幹線建設の見返りとして赤羽駅付近まで並行する通勤新線（埼京線）を同時に建設し、大宮以南の区間も建前上は「線形上の理由」として（この区間は曲線区間が多数あるが、実際のところは、他の路線においても同様の騒動が起きるのを防ぐため）最高速度を110km/hに制限することで鎮静化した。なお、実際に開業してみると、速度制限や耐雪のためボディーマウント構造となった車体のおかげもあって新幹線はほとんど騒音源とならなかったのに対して、国鉄末期の財政難で新車の導入がかなわず、山手線などから転用した103系電車を走らせる埼京線のほうが騒音源となるという皮肉な結果となった。このような理由により、東京 - 大宮間は新幹線でも約25分（上野通過の列車は約23分）かかり、並行する在来線の所要時間と大差がないため、新宿・池袋方面から東北新幹線を利用する場合、埼京線、または、湘南新宿ライン経由で大宮駅を利用する方が便利な場合がある。また時間帯によって湘南新宿ラインが直通する宇都宮線沿線の小山・宇都宮方面へ向かう場合にも同様のことが言える。新幹線と並行して走る宇都宮線上り列車の小山駅到着前の車掌からの乗換案内では時間帯により、上り新幹線の接続案内を省略もしくは「こちらの列車（在来線）の方が新幹線より先に上野へ到着します」あるいは「到着時刻はさほど変わりませんのでこのまま在来線をご利用下さい」とのアナウンスが行われている（小山駅停車の新幹線列車が少なく、待ち時間が長くなることが多いためである）。2010年12月4日、東北新幹線は八戸 - 新青森間が延伸され、全線開業となった。新青森で北海道新幹線（新青森 - 新函館北斗間：2016年3月26日開業）に接続する。新ダイヤでの運行初日となったこの日は、朝に盛岡駅で新青森発一番列車の「はやて12号」と連結する「こまち12号」に車両連結機器の不具合が発生したため東京着が15分遅れたり、午前中から続いた強風の影響で東京駅 - 盛岡駅間が一時運休となり、約1万7千人の足に影響が出た。また17時35分頃、始発駅である東京駅で仙台行の「やまびこ147号」において、ダイヤが乱れた影響で車掌が乗っていなかったことでドアが開かずホーム上にいた乗車予定の客約200人を置き去りにして発車するトラブルも起きた。新区間開業とダイヤの大混乱は各種メディアで大きく報じられ、全通初日の苦いエピソードとして印象付けられた。東京 - 新青森間の所要時分は、開業当初は最速3時間20分であったが、翌2011年3月に新型車両E5系を導入し、最高速度300km/h運転を行う最速達列車「はやぶさ」の所要時分は最速3時間10分に短縮された。さらに2012年度末の段階で宇都宮 - 盛岡間の最高速度を320km/hへ引き上げ、最速2時間59分にまで縮める見込みであるほか、2012年10月にJR東日本が発表した「グループ経営構想V〜限りなき前進〜」においては、「東北新幹線において320km/h運転区間のさらなる拡大を目指す」旨が盛り込まれている。なお、将来的に360km/h運転が実現した場合は最速2時間40分弱と一部で予想されている。2011年3月11日14時46分、東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）の発生と同時に、東北新幹線は全区間で運転を中止した。仙台駅構内で試運転中のE2系1本が脱線したほか、数本の列車が駅間で立ち往生した。この脱線について運輸安全委員会は、「高架橋が地震動に共振したことが原因」とする調査報告書をまとめた。落橋やトンネルの崩落はなかったが、仙台駅ホームの天井が落下するなど5つの駅が損傷し、大宮 - いわて沼宮内間の約536km（新潟県中越地震で被害が生じた上越新幹線の越後湯沢 - 燕三条間の約5.6倍）で、電柱の損傷が約470箇所、架線の切断が約470箇所、高架橋の橋脚損傷が約100箇所、線路の損傷が約20箇所など、約1,200箇所（うち那須塩原 - 盛岡間は約940箇所）に被害が生じた。設備の損傷の少なかった東京 - 那須塩原間は3月15日に運転再開（当該区間全列車が「なすの」として運転）、盛岡 - 新青森間は一時3月23日再開予定とされていたが、1日早く3月22日に運転を再開した（同「はやて」として運転）。3月23日、4月20日前後に全線の運転再開という方針が決定されたが、後に新たな損傷個所が見つかり、4月8日頃に一ノ関 - 盛岡間、4月中旬に那須塩原 - 福島間、20日 - 25日に全線再開と修正された。運転再開プランが固まったことを受け、4月1日、東北新幹線を含めた被災路線復興を目的に、「つなげよう、日本。」をスローガンとした震災復興推進キャンペーンが開始された。最初のメディア展開として、各駅構内や車内にはポスターが掲示されたほか、テレビやラジオでのCM放映（ナレーションに吉永小百合を起用）が開始された。キャンペーンCMは、トレインチャンネル（車内LCD）を搭載している車両を運用している以下の首都圏在来線でも音声無し（ナレーションはテロップで代用）で放映されている。4月7日に一ノ関 - 盛岡間が運転を再開（「はやて」を延伸）したが、同日夜に起きた東北地方太平洋沖地震の余震とみられる強い地震により八甲田トンネル内で下り最終列車が立ち往生した。この余震で約450箇所（うち一ノ関 - 新青森間は約100箇所）の新たな損傷が生じ、一ノ関以北は再び運休となった。4月12日に那須塩原 - 福島間が運転を再開し（「なすの」を郡山まで延伸、一部「やまびこ」も設定）、福島 - 新庄間で折り返し運転を行っていた山形新幹線「つばさ」も東京までの直通運転を再開。同日から東北本線福島 - 仙台間を結ぶ臨時快速列車「新幹線リレー号」の運転を開始（同区間開通前日の4月24日まで運行）。翌4月13日には盛岡 - 新青森間、4月23日に一ノ関 - 盛岡間、4月25日に福島 - 仙台間が運転再開した。そして4月29日の「震災復興キックオフデー」に合わせて仙台 - 一ノ関間が運転を再開し、全線での運転となった。同日「はやぶさ」を東京 - 新青森間と東京 - 仙台間でそれぞれ1日1往復ずつ運転を再開（6月土休日には新青森発着の臨時列車を1往復増発）し、秋田 - 盛岡間で折り返し運転を行っていた秋田新幹線も同時に東京までの直通運転を再開。また、グランクラスの営業も再開され、利用料金の一部（1人当たり5千円）を被災地支援の義援金として寄付される。運転再開当日は仙台市地下鉄南北線の全線開通や、東北楽天ゴールデンイーグルス（Kスタ宮城・vsオリックス戦）・ベガルタ仙台（ユアテックスタジアム仙台・vs浦和レッズ戦）の本拠地初戦の開催と重なったことから、仙台市の市民ボランティアのTwitterでの呼びかけにより、九州新幹線開業CMを元に、通過する列車を沿線で手を振って迎えようというプロジェクトが企画され、当日は沿線で多くの人が列車に向かって手を振る様子が見られ、この模様がYouTubeやニコニコ動画などで配信された。運行再開にあたっては、前述の復興推進キャンペーンのステッカーと、同時期に開始された青森デスティネーションキャンペーンのステッカーを、上越・長野新幹線を含めたJR東日本所属営業用車両全編成の先頭車両に貼付している（前者は東京寄り、後者は新青森・新潟・長野寄りに貼付）。全線開通後も7月8日までは那須塩原 - 盛岡間では復旧作業のため、通常より速度を落として運転された（同区間最高速度160km/h）。このため300km/h運転ができなくなった「はやぶさ」は特別料金収受を取り止め、「やまびこ」・「はやて」と同じ料金体系が採られた。7月9日、復旧作業の進捗により、那須塩原 - 福島間と、一ノ関 - 盛岡間の運転速度を通常に戻すダイヤ改正を実施。「はやぶさ」東京 - 新青森間1往復など、列車も増発された。この改正で山形新幹線「つばさ」は震災前の本数・所要時間に戻った。引き続き「はやぶさ」の特別料金収受中止、福島 - 一ノ関間での減速運転が行われた。また、9月1日には仙台駅での乗り継ぎを一部改善するためにダイヤ修正が行われた。9月22日をもって減速運転を終了し、翌9月23日には全線が震災前のダイヤに戻り、「はやぶさ」の特別料金収受も再開された。これに伴い、グランクラス料金の寄付も終了した。今後、北海道・北陸の各新幹線が延伸・全通すればさらなる運行本数増加が予想され、大宮 - 東京間および東京駅の線路容量が逼迫するとして、大宮駅から新宿駅へ乗り入れる別線を建設すべきとの意見（上越新幹線の本来の起点は新宿とされており、その建設とも見なせる）や、東海道新幹線の品川駅のように上野・大宮発着の列車を増発するべきという意見、東京駅 - 高崎駅間で上越新幹線と北陸新幹線を併結運転させるという意見もある。現在ピーク時の大宮 - 東京間の運行本数は開業時から年々増えており、この区間が運行上の大きなボトルネックになっている。なお、新宿駅 - 大宮駅間の別線の件については、近い将来のレベルでの完成は現実的ではないことから、2008年11月27日に開催された民主党の「整備新幹線を推進する議員の会」において、JR東日本の担当者から2014年度の北陸新幹線金沢開業および、2015年度の北海道新幹線新函館北斗開業後におけるピーク時の輸送には、大宮始発着の列車を一部設定することにより輸送分散を図るという案がJR東日本の見解として提示されており、大宮駅の所在地であるさいたま市も、新幹線の大宮発着の設定による増便を2016年度の施政方針として掲げ、国に要望している。JR東日本の冨田社長は、北陸新幹線を走る「かがやき」の増便を利用状況に応じて行う際、新幹線の乗り入れが集中する繁忙期には上野駅とともに大宮駅を発着とする臨時列車も選択肢に入るとしている。現時点では、東京駅で東海道新幹線と東北新幹線の線路が接続されていないため、東海道・山陽新幹線との直通運転は物理的にできない。1970年2月、全国新幹線整備法の成立に先立って新幹線の建設・運行に関する調査と審議を行う「新幹線建設委員会」が設置され、1971年7月までの審議において東北・上越新幹線については東海道新幹線とターミナルを共用し、直通運転を図るべきとされた。後には直通運転も可能な試作電車が開発され、開業前の山陽および東北新幹線で試験運転を行っている。しかし1982年に大宮 - 盛岡間で暫定開業した東北新幹線は、大宮以南の建設に時間がかかり、東海道新幹線と接続する東京駅への乗り入れは1991年までずれ込んだ。その間の1987年には国鉄分割民営化により、東北新幹線はJR東日本、東海道新幹線は東海旅客鉄道（JR東海）の管轄に分かれ、乗り入れに関する意思を統一することが困難となり、直通運転の構想は立ち消えとなった。またほかにも、採算性（需要）の問題や、ダイヤ編成の困難さなど、もし直通運転を実現させるとなると生じる課題は多いとされている。東北新幹線については当初東京から仙台までの計画だったものを、鉄道新線建設促進議員団の会長で、運輸族の重鎮だった鈴木善幸（のちに首相）が鉄道建設審議会会長時代に盛岡まで延伸させたといわれる。盛岡以北において一部がミニ新幹線で整備されることになっていた本新幹線が全線フル規格となった経過については整備新幹線での記述の通りであるが、その過程で当時の青森県知事で「ミスター新幹線」と呼ばれた北村正哉の大きな活躍があったとされる。当初一部ミニ新幹線受け入れを決め、県議会などを「運輸省案は当面の措置に過ぎない。やがては、従来通りのフル新幹線で完成させる」となだめた北村は、「まず、着工させることが何よりも先決」として、並行在来線の経営分離も承諾したが、これは当人によれば「死んだふり」作戦であり、1991年から（遅れを心配した青森市などは積極的でなかったが）「フル規格」の復活に動き出した。ミニ新幹線部分に着手されると挽回不能なため、1992年には経世会会長金丸信を通じ奥田敬和運輸大臣に連絡を取って、同部分の浅虫温泉駅、野辺地駅の調査費盛り込みを撤回させる。またみずから「新幹線はフル規格でこそ有効」と朝日新聞「論壇」にも投稿、1994年6月に政権復帰した自民党の亀井静香運輸相の意向もあり、「フル規格」の復活が実現した。ただしこれにはむろん賛成の声ばかりではなく、JRから第三セクターに代わる地域で元々消極的だった野辺地町や三沢市では心配の声もあり、また新幹線建設費の地元負担および並行在来線の経営により地方財政が痛むとして、2008年3月14日には青森県と富山県の知事が惨状を訴え、整備新幹線建設費、および並行在来線の経営分離で地方の足を守るための、地元負担を軽減するよう国に求めた。青森県は盛岡・新青森間の建設に2009年までに地元負担1800億円あまりを投入、また、北海道新幹線新函館延伸工事の負担は2009年度で39億円。八戸開業の際に並行在来線買い取りに24億円、第三セクター支援に毎年2-3億円要している。新青森開業の際には並行在来線買い取りに80億円、三セク支援に毎年16億円要する見込みである。

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